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Die Erfindung betrifft eine Photovoltaik(PV)-Anlage mit mindestens einem PV-Generator, der über einen Wechselrichter zur Einspeisung von elektrischer Energie mit einem Energieversorgungsnetz verbunden ist, und mindestens einer Gleichstrom(DC – direct current)-Heizeinrichtung mit variabler Leistungsaufnahme, die mit dem PV-Generator verbindbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Regeleinrichtung zur Regelung einer Leistungsaufnahme eines von einem PV-Generator einer PV-Anlage versorgten Gleichstrom-Verbrauchers.
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Photovoltaikanlagen dienen der lokalen Erzeugung von elektrischer Energie in Form von Gleichspannung, die über einen Wechselrichter in einem zur Einspeisung in ein Energieversorgungsnetz geeigneten Wechselstrom umgewandelt werden kann. Neben einer Einspeisung in das Energieversorgungsnetz ist eine lokale Verwendung des erzeugten Wechselstroms ökologisch besonders sinnvoll.
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Häufig wird eine Einspeisung in das Energieversorgungsnetz durch die Betreiber des Energieversorgungsnetzes vergütet. In Deutschland ist diese Vergütung beispielsweise in dem Gesetz für erneuerbare Energie (EEG) geregelt. Abhängig von einem Bedarf an lokal zu verbrauchender Energie und auch abhängig von den Kosten für eine aus dem Energieversorgungsnetz bezogene Energieeinheit bzw. die Vergütung für das Einspeisen einer derartigen Energiemenge kann einem Eigenverbrauch der lokal erzeugten Energie oder einer Einspeisung der lokal erzeugten Energie der Vorrang gegeben werden. Es sind Betriebsverfahren für PV-Anlagen und PV-Anlagen mit entsprechenden, solche Betriebsverfahren ausführenden Steuereinrichtungen bekannt.
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Die in den letzten Jahren deutlich gesunkenen Kosten für PV-Module, aus denen die PV-Generatoren aufgebaut sind, machen zunehmend auch einen lokalen Energieverbrauch von elektrischer Energie zu Heizzwecken attraktiv. Insbesondere gilt dieses, wenn damit eine Energiespeicherung verbunden ist, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn die lokal erzeugte elektrische Energie verwendet wird, um Wasser in einem Warmwasser-Vorratsspeicher für Brauchwasser aufzuheizen.
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Aus der Druckschrift
WO 2012/136 346 A1 ist beispielsweise eine PV-Anlage mit einem PV-Generator und einem Wechselrichter bekannt, der Wechselstrom zur Einspeisung in ein Energieversorgungsnetz bereitstellt. An dem Ausgang des Wechselrichters ist zudem eine Regeleinrichtung angeschlossen, die einen mit Wechselstrom betriebenen Heizstab in einem Warmwasser-Vorratsspeicher ansteuert. Die Leistung des Heizstabes wird in Abhängigkeit einer am Hausanschlusspunkt in das öffentliche Energieversorgungsnetz fließenden Wirkleistung geregelt. Zur Variation der Leistung des Heizstabs wird eine Phasenanschnittssteuerung verwendet.
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Nachteilig an der dort vorgestellten PV-Anlage ist, dass die im Heizstab umgesetzte und lokal von dem PV-Generator erzeugte Energie zunächst eine DC/AC(Gleichstrom/Wechselstrom)-Wandlung im Wechselrichter erfahren hat, die mit Umwandlungsverlusten behaftet ist.
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Aus der Druckschrift
WO 2013/117956 A2 ist eine PV-Anlage bekannt, bei der am Ausgang des PV-Generators ein Umschalter angeordnet ist, mit dem der PV-Generator entweder mit dem Eingang des Wechselrichters oder mit einer mit Gleichstrom betriebenen Heizeinrichtung zum Erwärmen von Brauchwasser verbunden werden kann. Auf diese Weise kann die Heizeinrichtung unmittelbar mit Gleichstrom von dem PV-Generator betrieben werden, wodurch Wandlungsverluste im Wechselrichter umgangen werden. Allerdings kann während des Aufheizens des Brauchwassers durch den PV-Generator der Wechselrichter nicht betrieben werden. Somit steht kein lokal erzeugter Wechselstrom zum Betreiben etwaiger lokaler Wechselstrom-Verbraucher zur Verfügung. Weiter nachteilig an der beschriebenen Anordnung ist, dass bei Versorgung des Heizelements über den PV-Generator nicht gewährleistet ist, dass der PV-Generator in einem optimalen Arbeitspunkt betrieben wird.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine PV-Anlage bereit zu stellen, bei der eine Versorgung von lokalen und mit Wechselstrom betriebenen Verbrauchern ebenso wie eine Einspeisung in ein Energieversorgungsnetz über einen Wechselrichter vorgenommen werden kann und gleichzeitig eine Heizeinrichtung mit dem vom PV-Generator lokal erzeugten Strom effizient betrieben werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe, eine zu diesem Zweck einsetzbare Regeleinrichtung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine PV-Anlage bzw. eine Regeleinrichtung mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung zeichnet sich durch einen Regelkreis aus, der eine Zeitkonstante aufweist, die größer ist als eine Zeitkonstante einer Nachführeinrichtung für einen optimalen Arbeitspunkt des PV-Generators, die im Wechselrichter angeordnet ist. Eine erfindungsgemäße PV-Anlage verwendet eine derartige Regeleinrichtung zur Regelung einer Leistungsaufnahme der mit Gleichstrom betriebenen Heizeinrichtung. Die Heizeinrichtung wird vorteilhaft zur Erwärmung von (Brauch-)Wasser in einem Warmwasser-Vorratsspeicher eingesetzt.
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Es wurde festgestellt, dass ein paralleles Betreiben einer mit Gleichstrom betriebenen Heizeinrichtung und eines Wechselrichters an einem PV-Generator zu einer massiven Störung der Nachführeinrichtung für den optimalen Arbeitspunkt des PV-Generators dem Wechselrichter führt. Wechselrichter weisen derartige Nachführeinrichtungen zur Nachführung eines optimalen Arbeitspunktes (Strom/Spannung) des PV-Generators auf. Eine solche Nachführeinrichtung wird auch als MPP(Maximum Power Point)-Tracker bezeichnet. Insbesondere Ein- und Ausschaltvorgänge sowie Vorgänge, mit denen die Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung verändert wird, beeinflussen die Nachführeinrichtung so massiv, dass ein gleichzeitiger effektiver Betrieb von Heizeinrichtung und Wechselrichter am PV-Generator nicht ohne weiteres möglich ist. Bei der erfindungsgemäßen PV-Anlage ist der Regelkreis, der die Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung regelt, so ausgebildet, dass seine Zeitkonstante für den Regelvorgang größer ist als die Zeitkonstante der Nachführeinrichtung des Wechselrichters. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass eine Leistungsvariation der Heizeinrichtung so langsam vonstatten geht, dass sie jederzeit von der Nachführeinrichtung des Wechselrichters ausgeregelt werden kann, anstatt die Nachführeinrichtung so zu stören, dass es zu Regelschwingungen oder zu Regelfehlern kommen kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der PV-Anlage ist die Regeleinrichtung mit einem Ausgang einer Netzanalyseeinheit gekoppelt, an dem eine Größe ausgegeben wird, die eine in das Energieversorgungsnetz eingespeiste bzw. eine aus dem Energieversorgungsnetz bezogene Wirkleistung repräsentiert. Bevorzugt ist die Regeleinrichtung dazu eingerichtet, durch Variation der Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung die in das Energieversorgungsnetz eingespeiste Wirkleistung und die aus dem Energieversorgungsnetz bezogene Wirkleistung zu minimieren. Durch das Minimieren der mit dem Energieversorgungsnetz ausgetauschten Leistung wird erreicht, dass lokale AC-Verbraucher über den Wechselrichter betrieben werden können und dass dann noch verbleibende, überschüssige Leistung des PV-Generators lokal zur Erwärmung von Brauchwasser in einem Warmwasser-Vorratsspeicher verwendet wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der PV-Anlage weist die Heizeinrichtung eine Mehrzahl von Heizelementen auf, die separat voneinander betreibbar sind. Bevorzugt ist dabei der Heizeinrichtung eine durch die Regeleinrichtung angesteuerte Schalterkaskade mit ansteuerbaren Schaltern vorgeschaltet, über die die Heizelemente unabhängig voneinander mit dem PV-Generator verbindbar sind. Auf diese Weise kann eine einfache und robuste Leistungsvariation der Leistung der Heizeinrichtung erfolgen.
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In einer dazu alternativen Ausgestaltung der PV-Anlage ist der Heizeinrichtung eine Pulsweitenmodulationssteuerung zur Leistungsvariation vorgeschaltet. Auch auf diese Weise kann die Leistung der Heizeinrichtung ohne großen Aufwand variiert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der PV-Anlage ist die Zeitkonstante des Regelkreises der Regeleinrichtung größer als 10 Sekunden. Eine Zeitkonstante in diesem Zeitbereich ist größer als typischen Zeitkonstanten von MPP-Trackern, die in Wechselrichtern integriert sind, so dass eine Störung der MPP-Trackern wirksam vermieden wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführbeispielen mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer PV-Anlage in einem ersten Ausführungsbeispiel und
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2 eine detailliertere schematische Darstellung einer PV-Anlage in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt schematisch in einem Blockschaltbild eine PV-Anlage in einem ersten Ausführungsbeispiel. Die PV-Anlage weist einen PV-Generator 1 auf, der in der 1 durch ein einzelnes PV-Modul symbolisiert ist. Es versteht sich, dass in einer Umsetzung der PV-Anlage der PV-Generator 1 eine Mehrzahl von PV-Modulen, bevorzugt angeordnet in einer Reihenverschaltung als sogenannter String, aufweisen kann.
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Der PV-Generator 1 ist über Gleichstromleitungen 2 mit einem Wechselrichter 3 verbunden. Der Wechselrichter dient der Umsetzung des zugeführten Gleichstroms in einen netzkonformen Wechselstrom. Der Wechselrichter 3 ist mit Ausgängen mit einem Energieversorgungsnetz 4 sowie lokalen Wechselstrom(AC-alternating current)-Verbrauchern 36 verbunden. Der Wechselrichter 3 und das Energieversorgungsnetz 4 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielhaft einphasig dargestellt. Es versteht sich, dass der Wechselrichter 3 und/oder das Energieversorgungsnetz 4 auch mehrphasig, insbesondere dreiphasig, ausgebildet sein können.
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Zwischen dem Wechselrichter 3 und dem Energieversorgungsnetz 4 ist eine Netzanalyseeinrichtung 33 angeschlossen, die Informationen über eine vom Wechselrichter 3 in das Energieversorgungsnetz 4 eingespeiste bzw. aus dem Energieversorgungsnetz 4 bezogene Wirkleistung an einem Signal- oder Datenausgang bereitstellt. Die PV-Anlage der 1 ist der Übersichtlichkeit halber auf im Rahmen der Anmeldung relevante Komponenten reduziert. Es versteht sich, dass zwischen dem PV-Generator 1 und dem Wechselrichter 3 bzw. zwischen dem Wechselrichter 3 und dem Energieversorgungsnetz 4 weitere Komponenten, beispielsweise Sicherungen, Transformatoren, Schalter oder Trenner angeordnet sein können.
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Darüber hinaus ist eine Heizeinrichtung 10 vorgesehen, die mehrere Heizelemente 10.1–10.4 aufweist. Die Anzahl von hier vier Heizelementen 10.1–10.4 ist beispielhaft. In den anderen Ausgestaltungen können insbesondere auch mehr Heizelemente vorhanden sein.
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Jedem Heizelement 10.1–10.4 ist ein ansteuerbarer Schalter 11.1–11.4 einer Schalterkaskade 11 zugeordnet und mit ihm in Reihe verschaltet. Als Schalter 11.1–11.4 sind Relais oder Halbleiterschalter wie Transistoren, insbesondere MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) oder IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), geeignet.
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Die Reihenschaltung aus Heizelement 10.1–10.4 und Schalter 11.1–11.4 ist jeweils parallel zum Eingang des Wechselrichters 3 und somit unmittelbar an dem Ausgang des PV-Generators 1 geschaltet. Die Heizeinrichtung 10 ist an bzw. in einem hier nicht dargestellten Warmwasser-Vorratsspeicher für Brauchwasser montiert. Über die Heizeinrichtung 10 kann Wasser in dem Vorratsspeicher erwärmt werden. Steuereingänge der ansteuerbaren Schalter 11.1–11.4 sind über Steuerleitungen 12.1–12.4 mit einer Regeleinrichtung 13 zu ihrer Ansteuerung verbunden. Durch Ansteuerung einer oder mehrerer der Schalter 11.1–11.4 können die Heizelemente 10.1–10.4 in beliebigen Kombinationen betrieben werden. Mit der gewählten Kombination ändert sich bei gegebener Spannung die Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung 10.
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Es kann vorgesehen sein, dass alle Heizelemente 10.1–10.4 eine nominell gleiche Leistungsaufnahme aufweisen. In dem Fall können in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier (bzw. fünf, wenn die Leistung Null mitgezählt wird) verschiedene Leistungsstufen der Heizeinrichtung 10 erzielt werden, in der entsprechend eines, zwei, drei oder alle vier der Heizelemente 10.1–10.4 betrieben werden. Es ist auch möglich, Heizelemente 10.1–10.4 mit unterschiedlichen Leistungen bereit zu stellen. Insbesondere können die nominellen Leistungen der Heizelemente 10.1–10.4 jeweils um einen Faktor 2 variieren. Auf diese Weise kann die Leistung der Heizeinrichtung 10 durch binäre Ansteuerung der Schalter 11.1–11.4 in 24 = 16 Stufen variiert werden. Abhängig von der Ansteuerart und abhängig von der Anzahl der Heizelemente kann die nominell aufgenommene Leistung der Heizeinrichtung 10 so in weiten Grenzen und in gegebenenfalls feinen Stufen eingestellt werden.
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Zur Regelung der Heizleistung der Heizeinrichtung 10 wertet die Regeleinrichtung 13 das am Regeleingang 14 anliegende Signal aus. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, einen möglichst großen Teil der vom PV-Generator 1 erzeugten Energie mittels des Wechselrichters 3 zu wandeln und damit die lokalen Wechselstromverbraucher 36 zu betreiben. Hintergrund ist, dass für diese lokalen Wechselstromverbraucher 36 in dem Fall möglichst wenig Energie aus dem Energieversorgungsnetz 4 zum Betreiben der lokalen AC-Verbraucher 36 bezogen werden soll. Dieses ist ökologisch sinnvoll und kann zudem ökonomisch für den Betreiber der PV-Anlage vorteilhaft sein, wenn die eingesparten Kosten des nicht bezogenen Stroms aus dem Energieversorgungsnetz 4 eine Einspeisevergütung übersteigen.
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Wenn der PV-Generator 1 mehr Leistung produziert, als die lokalen AC-Verbraucher 36 sinnvoll verwenden können, kann die überschüssige Energie prinzipiell in das Energieversorgungsnetz 4 eingespeist werden. Die Höhe der eingespeisten Leistung wird von der Netzanalyseeinrichtung 33 dem Regeleingang 14 bereitgestellt. In Reaktion auf dieses Signal am Regeleingang 14 erhöht bei einer erfindungsgemäßen PV-Anlage die Regeleinrichtung 13 eine Leistungsaufnahme der Heizeinrichtung 10, indem weitere Heizelemente 10.1.–10.4 hinzu geschaltet werden oder nominell leistungsstärkere Heizelemente anstelle von weniger leistungsstarken Heizelementen betrieben werden.
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Die Variation der Leistung der Heizeinrichtung 10 erfolgt jedoch langsam, da die Regeleinrichtung 13 eine entsprechend hohe Zeitkonstante in ihrem Regelkreis aufweist. Auch wenn ein Zuschalten von Heizelementen 10.1–10.4 diskret erfolgt und somit die Leistung der Heizeinrichtung 10 in Stufen angehoben wird, wird zunächst nur eine Anhebung um eine Stufe vorgenommen, bevor ggf. eine weitere Anhebung erfolgt. Die Zeitkonstante ist dabei groß gegenüber einer Zeitkonstante einer Nachführeinrichtung im Wechselrichter 3. Der Wechselrichter 3 weist eine derartige Nachführeinrichtung zur Nachführung eines optimalen Arbeitspunktes des PV-Generators 1 auf, einen sogenannten MPP-Tracker. Die langsame Änderung der von der Heizeinrichtung 10 aufgenommenen Leistung führt dazu, dass der MPP-Tracker des Wechselrichters 3 auf die geänderten Bedingungen reagieren kann und den Arbeitspunkt des PV-Generators aus seiner Sicht in einen optimalen Bereich nachführt. In jedem Fall ist die Leistungsänderung der Heizeinrichtung 10 so langsam, dass der MPP-Tracker nicht in seiner Funktion gestört wird. Für den MPP-Tracker stellt sich eine Leistungsänderung durch die Heizeinrichtung 10 beispielsweise nicht anders dar, als bei einem Durchzug eines Wolkenfeldes und einer Teilverschattung des PV-Generators 1.
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Durch die beschriebene Regelanordnung mit der Regeleinrichtung 13 wird erreicht, dass immer so viel von der Gleichstromleistung des PV-Generators 10 für die Heizeinrichtung 10 abgezweigt wird, dass die lokalen AC-Verbraucher 36 nach wie vor versorgt werden, und ohne dass vom Wechselrichter 3 in das Energieversorgungsnetz 4 eingespeist wird. Auf einfache Art wird so bei der erfindungsgemäßen PV-Anlage erreicht, dass die lokal erzeugte Leistung lokal durch die AC-Verbraucher 36 bzw. zur Erwärmung des Brauchwassers verwendet wird. Gleichzeitig stellt der MPP-Tracker des Wechselrichters 3 ein Betreiben des PV-Generators 1 in seinem optimalen Arbeitspunkt sicher.
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In einer alternativen Ausgestaltung der Photovoltaik-Anlage kann eine andere als die im Beispiel der 1 gezeigte Art der Leistungsvariation der Heizeinrichtung 10 vorgenommen werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, eine Heizeinrichtung mit nur einem Heizelement zu verwenden, der eine Pulsweitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) zur Leistungsvariation vorgeschaltet ist.
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2 zeigt eine PV-Anlage in einem zweiten Ausführungsbeispiel in ähnlicher Art wie 1, jedoch detaillierter. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleich oder gleichwirkende Elemente wie bei 1.
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Die PV-Anlage der 2 weist einen PV-Generator 1 mit drei Teilgeneratoren 1a, 1b, 1c auf, denen jeweils ein eigener Wechselrichter 3a, 3b, 3c zugeordnet ist. Die Wechselrichter 3a, 3b, 3c sind einphasig ausgebildet und mit jeweils einer Phase des Energieversorgungsnetzes 4 verbunden. In diesem Sinne ist das Zusammenfügen der Leitungen am Ausgang der Wechselrichter 3a, 3b, 3c als Bündelung dieser drei Phasen zu verstehen.
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Jeder der PV-Teilgeneratoren 1a, 1b, 1c ist zudem mit einer Schaltkaskade 11a, 11b bzw. 11c verbunden, wobei in der Verbindung Trenn- und/oder Sicherungsorgane 15 vorgesehen sind. An jeder der Schaltkaskaden 11a, 11b bzw. 11c ist eine Heizeinrichtung 10a, 10b bzw. 10c angeschlossen, die in diesem Ausführungsbeispiel jeweils acht separat ansteuerbare Heizelemente aufweisen. Die Heizeinrichtungen 10a–10b dienen der Erwärmung von Brauchwasser in einem Warmwasser-Vorratsspeicher 20. Sie können als sogenannte metallische Nassheizstäbe ausgebildet sein, die eine direkte Wasserberührung haben. Zur Vermeidung von Verkalkung und zur besseren galvanischen Trennung und höheren Sicherheit können die Heizeinrichtung 10 jedoch auch als keramische Trockenheitsstäbe ausgebildet sein, die in eine Tauchhülse eingesteckt werden, die in das Innere des Warmwasser-Vorratsspeichers 20 ragt.
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Die einzelnen Heizelemente der Heizeinrichtungen 10a, 10b bzw. 10c sind in der Darstellung der 2 nicht separat wiedergegeben. Angesteuert werden die Schalterkaskaden 11a, 11b bzw. 11c wiederum über Steuerleitungen 12a, 12b, 12c, die vorliegend jeweils als ein Steuerbus, beispielsweise als serieller Bus gemäß der Spezifikation RS-485, ausgebildet sind. Angesteuert werden die Steuerleitungen 12 von einer Regeleinrichtung 13, die beispielsweise in einem Mikrocontroller oder einem Mini-PC implementiert sein kann. Versorgt wird die Regeleinrichtung 13 über ein hier separat dargestelltes Netzteil 18. Zu Analyse und/oder Überwachungszwecken ist ein Netzwerkanschluss 19 an der Regeleinrichtung 13 vorgesehen. Als eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme ist in dem Warmwasser-Vorratsspeicher 20 ein Thermostat 21 angeordnet, das eine Sicherheitsabschaltung der Heizeinrichtungen 10a–10c bei Erreichen einer Maximaltemperatur im Vorratsspeicher 20 gewährleistet.
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Ebenfalls in 2 dargestellt ist eine Hausanschlussanordnung 30 mit einem Hausanschluss 31, der eine lokale Installation innerhalb des Hauses mit dem Energieversorgungsnetz 4 verbindet. Im Haus ist ein Zähler 32 vorgesehen, dem eine Netzanalyseeinrichtung 33, wie sie bereits im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde, nachgeschaltet ist. An den Ausgang des Zählers 32 bzw. der Netzanalyseeinrichtung 33 sind die Wechselrichter 3a–3c über einen Einspeisezähler 34 angeschlossen. Ebenfalls angeschlossen ist über ein Verbrauchszähler 35 eine Mehrzahl von lokalen AC-Verbrauchern 36 im Haus. Es wird angemerkt, dass der Einspeisezähler 34 und der Verbrauchszähler 35 optional sind und hier Diagnosezwecken dienen.
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Ein Signalausgang der Netzanalyseeinrichtung 33 ist über Signalleitungen mit dem Regeleingang 14 der Regeleinrichtung 13 verbunden. Zu diesem Zweck kann die Regeleinrichtung 13 unmittelbar einen Signaleingang aufweisen. Alternativ ist es wie im dargestellten Ausführungsbeispiels möglich, einen Buskoppler 16 zu verwenden, der über einen digitalen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, mit der Regeleinrichtung 13 verbunden ist und Analogeingänge zum Einlesen des Signals der Netzanalyseinrichtung 33 bereitstellt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist an dem Buskoppler 16 zudem ein Steuerausgang 17 angeordnet, über den eine Steuerung weiterer Gleichstromverbraucher, die unmittelbar an die PV-Teilgeneratoren des PV-Generators 1 angeschlossen sind, gesteuert werden können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein solcher Gleichstromverbraucher ein DC/DC-Wandler 5, der mit einem elektrischen Energiespeicher 6, beispielsweise einer wiederaufladbaren Batterie gekoppelt ist. Durch Ansteuerung des DC/DC-Wandlers 5 kann überschüssige Leistung des PV-Generators 1 auch der Batterie 6 zugeführt werden. In Zeiten, in denen keine ausreichende Leistung des PV-Generators 1 bereitsteht, kann umgekehrt Energie aus dem Energiespeicher 6 über den Gleichstromwandler 5 in die Wechselrichter 3a–3b eingekoppelt werden.
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Im Hinblick auf die Funktionalität der Regeleinrichtung 13 und der Heizelemente 10 wird auf das Ausführungsbeispiel der 1 verwiesen. Auch bei dem Beispiel der 2 werden die einzelnen Heizelemente der Heizeinrichtungen 10a–10b so zugeschaltet, dass nach Möglichkeit die vom PV-Generator 1 erzeugte Energie primär die AC-Verbraucher 36 versorgt und überschüssige Energie zum Aufheizen des Wassers im Vorratsspeicher 20 verwendet wird. Nur wenn diese überschüssige Energie nicht zum Aufheizen des Wassers im Vorratsspeicher 20 verwendet werden kann, beispielsweise weil die Temperatur des Wassers in diesem Speicher bereits ihr zulässiges Maximum erreicht hat, erfolgt eine Einspeisung in das Energieversorgungsnetz 4. Die Regeleinrichtung 13 stellt zu diesem Zweck drei Regelkreise bereit, die jeweils eine Zeitkonstante aufweisen, die lang ist verglichen mit der Zeitkonstante des MPP-Trackers des jeweiligen Wechselrichters 3a–3c. Typische Zeitkonstanten von MPP-Trackern in Wechselrichtern liegen im Bereich von wenigen Sekunden. Die Zeitkonstante des Regelkreises oder der Regelkreise der Regeleinrichtung 13 ist bevorzugt größer als etwa zehn Sekunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- PV-Generator
- 2
- Gleichstromleitung
- 3
- Wechselrichter
- 4
- Energieversorgungsnetz
- 5
- DC/DC-Wandler
- 6
- elektrischer Energiespeicher
- 10
- Heizeinrichtung
- 10.1–10.4
- Heizelement
- 11
- Schalterkaskade
- 11.1–11.4
- Schalter
- 12
- Steuerverbindung
- 12.1–12.4
- Steuerleitung
- 13
- Regeleinrichtung
- 14
- Regeleingang
- 15
- Trenn- und/oder Sicherungsorgan
- 16
- Buskoppler
- 17
- Steuerausgang
- 18
- Netzteil
- 19
- Netzwerkanschluss
- 20
- Warmwasser-Vorratsspeicher
- 21
- Thermostat
- 30
- Hausanschlussanlage
- 31
- Hausanschluss
- 32
- Zähler
- 33
- Netzanalyseeinheit
- 34
- Einspeisezähler
- 35
- Verbrauchszähler
- 36
- AC-Verbraucher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2012/136346 A1 [0005]
- WO 2013/117956 A2 [0007]
